Kompakt disk

Kompakt disk

Optiskt lagringsmedium. Processen att skriva och läsa information utförs med hjälp av en laser
Mediatyp optisk skiva
Innehållsformat annorlunda
Kapacitet vanligtvis upp till 700 MB (upp till 80 minuter ljud)
Läsmekanism laser, våglängd 780 nm (infraröd), 150 KiB /s (1×)
Inspelningsmekanism från 150 (1×) till 8400 KiB /s (56×)
internationell standard Regnbågsböcker
Designad Sony , Philips
Storleken diameter 120 mm, tjocklek 1,2 mm
Ansökan lagring av ljud, video och data
Utgivningsår 1982
 Mediafiler på Wikimedia Commons

En cd-skiva ( engelsk  Compact Disc, CD ) är ett optiskt lagringsmedium i form av en plastskiva med ett hål i mitten, vars inspelning och läsning av information sker med hjälp av en laser . Ytterligare utveckling av CD:n blev DVD och Blu-ray , och dess närmaste "förfader" - LaserDisc .

Ursprungligen skapades CD:n för att lagra ljudinspelningar i digital form (känd som CD-Audio ), men senare blev den allmänt använd som ett medium för att lagra data ( filer ) i binär form (den så kallade CD-ROM  - engelska  Compact Disc Read Only Memory , skrivskyddad CD ). Senare dök CD-skivor upp med förmågan att inte bara läsa informationen när den väl matats in på dem, utan också att spela in ( CD-R  - English  Compact Disc-Recordable , en inspelningsbar CD) och skriva om ( CD-RW  - English  Compact Disc-ReWritable , omskrivbar CD).

Filformatet på en cd-rom skiljer sig från inspelningsformatet på en ljud-cd, och därför kan en vanlig ljud-cd-spelare inte spela upp informationen som finns lagrad på dem - detta kräver en specialiserad enhet (enhet) för att läsa sådana skivor.

Historik

Utvecklingen av CD-skivor började i slutet av 1970-talet, och i början av 1979 hade prototyper gjorts som skilde sig åt i storlek och egenskaper [1] . Standard-CD:n utvecklades och introducerades 1980 av Philips och Sony . Signalkodningsmetoden är pulskodmodulering (PCM; English  Pulse Code Modulation , PCM). Släppningen av den första kommersiella (prototyp-CD-skivor producerades tidigare) musik-CD:n tillkännagavs den 20 juni 1982 och den 17 augusti samma år i skivbolaget Polygrams fabrik , beläget i Langenhagen nära Hannover , världens första reklamfilm. compact släpptes, på uppdrag av Philips -disk, och lade därigenom grunden för deras massproduktion. Äran att släppas på CD för första gången fick ABBA med deras album The Visitors [2] [ 3] .

Den första CD-skivan som hamnade på skivbutikshyllorna var Billy Joels album 52nd Street från 1978 . CD-försäljningen av denna inspelning började i Japan den 1 oktober 1982 [4] .

Brothers in Arms var ett av de första digitalt inspelade albumen av rockbandet Dire Straits ; detta berodde på Mark Knopflers önskan att förbättra ljudkvaliteten. Låten med samma namn anses vara världens första singel släppt på CD. I Storbritannien distribuerades den som en reklam-CD med logotypen Live in '85 turné . Skivan innehöll bara fyra låtar och hade mycket begränsad spridning.

Enligt Philips har mer än 200 miljarder CD-skivor sålts över hela världen på 25 år. Även om fler och fler människor väljer att köpa musikfiler över Internet , stod CD-försäljningen enligt IFPI för cirka 70 % av all musikförsäljning 2007 [5] .

Betydande bidrag till populariseringen av CD-skivor gjordes av Microsoft och Apple Computer . 1987 sa John Scully , då VD för Apple Computer, att CD-skivor skulle revolutionera persondatorvärlden . En av de första vanliga multimediadatorerna /underhållningscentren som använde CD var Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), senare CD-skivor användes i Panasonic 3DO och Amiga CD32 spelkonsoler .

I Ryssland, sedan mitten av 1990-talet, kom huvudintäkterna i den inhemska förlagsverksamheten från försäljningen av album med artister och musiksamlingar på CD-skivor som media, även om Alla Pugacheva tilldelades publiceringen av sina album på CD en liten tid tidigare . 1988, i Japan , publicerade Victor Entertainment sin samling " Million Roses " på CD, som släpptes 1983 i samma land som en LP, och 1989 släppte All-Union Recording Company " Melody " ytterligare ett numrerat album på CD-sångare , kallad " Alla ".

James Russell version

Det finns en version att CD:n inte alls uppfanns av Philips och Sony, utan av den amerikanske fysikern James Russell , som arbetade på Optical Recording. Redan 1971 demonstrerade han sin uppfinning för datalagring. Han gjorde detta för "personliga" syften, och ville förhindra att hans skivor repades av pickupnålar . Och åtta år senare uppfanns en liknande enhet "oberoende" av Philips och Sony [6] .

Beethovens nionde symfoni

Ögonvittnen och förhandlare om CD-formatet vittnar om att Philips och Sony fram till maj 1980 inte hade en konsensus om skivans ytterdiameter . Ur Sonys ingenjörers synvinkel var en diameter på 100 mm tillräcklig, eftersom den tillåter miniatyrisering av en bärbar spelare. Från Philips högsta ledning kom idén att göra skivan inte större än diagonalstorleken på en vanlig ljudkassett (115 mm), vilket var en stor framgång på marknaden. Dessutom, i detta fall, motsvarar skivan den normala serien av linjära dimensioner i DIN- systemet .

Sonys vicepresident Norio Oga [7] , en musiker [8] , trodde i sin tur att skivan borde kunna rymma Beethovens symfoni nr 9 . I det här fallet, enligt hans åsikt, kan upp till 95 % av klassiska verk distribueras på diskar [9] [10] . Ytterligare forskning visade att till exempel den nionde symfonin framförd av Berlins filharmoniska orkester under ledning av Herbert von Karajan hade en speltid på 66 minuter. Den längsta föreställningen var en symfoni under ledning av Wilhelm Furtwängler , framförd på Bayreuth-festivalen  - 74 minuter. Detta var det avgörande argumentet när man beslutade om diskens kapacitet [11] [12]

"Som med det mesta har en vacker berättelse ingenting med det verkliga livet att göra. Den här historien kom från Philips PR-folks penna, säger den tidigare Philips-ingenjören Kees Immink . Verkligheten var enligt hans åsikt en annan. Nära Hannover hade Philips redan satt upp en CD-produktionslinje vid PolyGram -fabriken . På kortast möjliga tid var det möjligt att starta produktionen av 115 mm skivor. Utgivningen av 120 mm-skivor krävde en betydande investering av pengar och tid, eftersom det var förknippat med utbyte av verktyg. Enligt Imminck ville Sony inte acceptera situationen att Philips skulle ha en fördel genom att komma in på marknaden [13] .

Hur som helst, i maj 1980, med ett penndrag från företagets högsta ledning, sattes den slutliga skivstorleken till 120 mm med en kapacitet på 74 minuters ljudinspelning och en samplingsfrekvens på 44,1 kHz. Alla andra tekniska parametrar räknades om baserat på överenskomna data.

Datalagringskapacitet

CD- skivor är 12 cm i diameter och rymde ursprungligen upp till 650  MB information (eller 74 minuters ljudinspelning). Men från och med 2000 har 700 MB-skivor, som kan spela in 80 minuters ljud, blivit allt vanligare och ersätter sedan 650 MB-skivan helt. Det finns också media på 800 megabyte (90 minuter) eller mer, men de kanske inte går att läsa på vissa CD-enheter. Det finns även singlar med en diameter på 8,9 cm (inte att förväxla med miniskivor med en diameter på 8 cm), som rymmer cirka 140 eller 210 MB data eller 21 minuter ljud, och CD-skivor formade som kreditkort (så kallade visitkortsskivor ).

Ökningen av kapaciteten för lagrad information har blivit möjlig på grund av full användning av toleranser för tillverkning av diskar. Så till exempel är avståndet mellan spåren enligt ECMA-130-standarden 1,6 ± 0,1 mikrometer , den linjära hastigheten för skivrotationen är 1,2 eller 1,4 m/s ± 0,01 m/s med en genomströmning på 4,3218 Mbps/With. En kapacitet på 650 MB motsvarar en hastighet på 1,41 m/s och ett avstånd mellan spår på 1,7 mikron, och en kapacitet på 800 MB motsvarar en hastighet på 1,39 m/s och avståndet mellan spåren i 1,5 mikron.

Sorts Varaktighet,
minuter 		Sektorer Max. CD-DA storlek Max. datastorlek
bytes MiB bytes MiB
21 94 500 222 264 000 212,0 193 536 000 184,6
63 283 500 666 792 000 635,9 580 608 000 553,7
"650 MB" 74 333 000 783 216 000 746,9 681 984 000 650,3
"700 MB" 80 360 000 846 720 000 807,4 737 280 000 703.1
800 MB 90 405 000 952 560 000 908,4 829 440 000 791,0
900 MB 99 445 500 1 047 816 000 999,3 912 384 000 870,1

Tekniska detaljer

Skivgeometri

CD-skivan är ett polykarbonatsubstrat 1,2 mm tjockt och 120 mm i diameter, täckt med ett tunt lager av metall ( aluminium , guld , silver , etc.), skyddat av ett lager av lack, på vilket en grafisk representation av innehållet i skivan appliceras vanligtvis. Principen att läsa igenom substratet gör det mycket enkelt och effektivt att skydda informationsstrukturen och ta bort den från skivans yttre yta. Stråldiametern på skivans yttre yta är cirka 0,7 mm, vilket ökar systemets brusimmunitet mot damm och repor. Dessutom finns på den yttre ytan ett ringformigt utsprång 0,2 mm högt, vilket gör att skivan, placerad på en plan yta, inte rör vid denna yta. I mitten av skivan finns ett hål med en diameter på 15 mm (diametern på ett mänskligt finger). Vikten på skivan utan låda är ~15,7 g. Vikten på skivan i en vanlig juvellåda (ej smal) är ~74 g.

Informationskodning

Disklagringsformatet känt som Red Book utvecklades av Sony . Formatet är baserat på de digitala ljudstandarder som används i set -top-boxar (PCM-processorer ) för PCM-inspelning på konsumentvideoinspelare: bitdjup 14 eller 16 bitar, samplingsfrekvens 44 056 eller 44 100 Hz. I enlighet med Red Book kan en CD spela in ljud i två kanaler med 16-bitars pulskodmodulering (PCM) och en samplingsfrekvens på 44,1 kHz. Tack vare felkorrigering med hjälp av Reed-Solomon-koden påverkar inte lätta radiella repor skivans läsbarhet. I händelse av felaktiga PCM- signalvärden som inte kunde korrigeras av felkorrigeringssystemet, ersätts de av ungefärliga värden som erhållits genom att interpolera korrekta data. Philips äger också alla rättigheter till märket "Compact disc digital audio", logotypen för ljud-CD-formatet.

Informationsstruktur

Informationen på skivan är skriven i form av en spiralbana av gropar ( eng.  grop  - fördjupning), extruderad i en polykarbonatbas. Varje grop är cirka 100 nm djup och 500 nm bred. Groplängden varierar från 850 nm till 3,5 µm . Glapparna mellan groparna kallas land ( engelska  land  - space, base). Spårens stigning i helixen är 1,6 µm. Groparna sprider eller absorberar ljuset som faller på dem, medan underlaget reflekteras. Därför är den inspelade CD-skivan ett exempel på ett reflekterande diffraktionsgitter med en period på 1,6 μm. Som jämförelse har en DVD en period på 0,74 mikron.

Det finns skrivskyddade skivor ("aluminium"), CD-R  - för att skriva en gång, CD-RW  - för flera inspelningar. De två sista typerna av skivor är utformade för inspelning på speciella inspelare. Vissa CD-spelare och musikcenter kanske inte spelar sådana skivor (nyligen har alla tillverkare av konsumentmusikcenter och CD-spelare stöd för att läsa CD-R/RW i sina enheter).

Läsinformation

Data från skivan läses med hjälp av en laserstråle med en våglängd på 780 nm som emitteras av en halvledarlaser . Principen för att läsa information med en laser för alla typer av media är att registrera förändringar i intensiteten av reflekterat ljus . Laserstrålen fokuseras på informationslagret till en punkt ~1,2 µm i diameter. Om ljuset fokuseras mellan groparna (på linsen) registrerar den mottagande fotodioden den maximala signalen. I händelse av att ljus träffar gropen, registrerar fotodioden en lägre ljusintensitet.

Skillnaden mellan skrivskyddade skivor (CD) och omskrivningsbara skivor (CD-R/RW) ligger i hur groparna bildas. I en skrivskyddad skiva är groparna en slags reliefstruktur ( fasdiffraktionsgitter ), där det optiska djupet för varje grop är något mindre än en fjärdedel av laserljusets våglängd, vilket resulterar i en fasskillnad på en halv våglängden mellan ljuset som reflekteras från gropen och ljuset som reflekteras från land. Som ett resultat observeras effekten av destruktiv interferens i fotodetektorns plan och en minskning av signalnivån registreras. I fallet med CD-R/RW är gropen ett område med mer ljusabsorption än marken (amplituddiffraktionsgitter). Som ett resultat registrerar fotodioden också en minskning av intensiteten av ljus som reflekteras från skivan. Längden på gropen ändrar både amplituden och varaktigheten för den inspelade signalen.

CD:ns läs/skrivhastighet anges som en multipel av 150 KiB /s (dvs. 153 600 byte/s). Detta är 75 sektorer per sekund, var och en - 2048 byte. Till exempel ger en 48-växlad enhet en maximal läs- eller skrivhastighet på 48 × 150 = 7200 KiB /s (7,03 MiB/s).

Rengöringsskiva

Det finns även rengörings-CD-skivor som har en rengöringsanordning fäst på ytan för att rengöra sensorlinsen (se bild).

Kopieringsskydd

CD-specifikationen tillhandahåller inte någon kopieringsskyddsmekanism  - skivor kan fritt dupliceras och spelas upp. Men med början 2002 började olika västerländska skivbolag göra försök att skapa kopieringsskyddade CD-skivor. Kärnan i nästan alla metoder är att avsiktligt införa fel i data som skrivs till skivan, så att skivan spelas på en CD-spelare eller ett musikcenter i hemmet, men inte på en dator. Som ett resultat är sådana skivor långt ifrån att läsas på alla konsumentspelare, och på vissa datorer läses de; programvara kommer ut som låter dig kopiera även skyddade skivor etc. Ändå fortsätter inspelningsindustrin att prova nya metoder.

Philips har uppgett att sådana skivor som inte överensstämmer med specifikationerna för "Red book" kanske inte bär märket "Compact disc digital audio".

För dataskivor finns det olika metoder för kopieringsskydd, till exempel mätmetoden för dataposition, StarForce- teknologier , SecurDisc , etc.

CD-Audio-formatet (före tillkomsten av cd-grabber-program) var ett slags upphovsrättsskydd och tillät inte extrahering av ljudfiler från en disk, till exempel med Windows Explorer-applikationen.

Stadier av CD-produktion

  1. Mastering  är processen att förbereda data för lansering i en serie. ( se även SPARS-kod )
  2. Fotolitografi  är processen att göra en skivstämpel. Ett lager av fotoresist appliceras på glasskivan , på vilken information registreras. Fotoresist är ett ljuskänsligt polymermaterial som förändrar sina fysikaliska och kemiska egenskaper under inverkan av ljus.
  3. Registrera information. Registrering utförs av en laserstråle, vars effekt moduleras av informationen som registreras. För att skapa en grop ökas laserkraften, vilket leder till att de kemiska bindningarna av fotoresistmolekylerna förstörs , vilket resulterar i att den "dubbar".
  4. Framkallning av fotoresist. Fotoresistens yta utsätts för etsning (syra, alkali, plasma), vilket tar bort de områden av fotoresisten som inte exponerades för laserstrålen.
  5. Galvanoplastik . Den utvecklade glasmasterskivan placeras i ett pläteringsbad, där ett tunt lager nickel avsätts elektrolytiskt på dess yta .
  6. Stämpla skivor genom formsprutning med den resulterande formen .
  7. Sputtring av ett spegelmetallskikt ( aluminium , guld , silver , etc.) på informationslagret.
  8. Applicering av skyddslack .
  9. Rita en grafisk bild - en etikett (från engelska.  Label ).

Bränna till CD-skivor

Det finns även skivor designade för hemmainspelning: CD-R (Compact Disc Recordable) för enstaka inspelningar och CD-RW (Compact Disc ReWritable) för flera inspelningar. Dessa skivor använder ett speciellt aktivt material som låter dig spela in/skriva om information. Särskilj skivor med organiskt (främst CD-R-typ skivor) och oorganiskt (främst CD-RW-skivor) aktivt material.

Vid användning av ett organiskt aktivt material utförs registreringen genom att bryta materialets kemiska bindningar, vilket leder till att det mörknar (förändring i materialets reflektans ). När ett oorganiskt aktivt material används, utförs registreringen genom att ändra reflektansen hos materialet som ett resultat av dess övergång från ett amorft aggregationstillstånd till ett kristallint tillstånd och vice versa. I båda fallen görs inspelningen genom att modulera lasereffekten.

Sådana inspelningsbara skivor hänvisas till som "tomma". Inspelningsprocessen kallas att "bränna" (från engelska  till att bränna ) en skiva.

HD-BURN-teknik [14]

Kärnan i högdensitetsinspelningsteknik är tillämpningen av två nya principer som gör att du kan spela in dubbelt så mycket information på ett konventionellt medium - en CD-R-skiva.

  1. Längden på gropen på skivan reduceras till 0,62 µm.[ förtydliga ] Groplängden på en vanlig CD är 0,83 µm.[ förtydliga ] Detta betyder att HD-BURN ökar kapaciteten på skivan med 1,35 gånger. Depålängden på 0,62 µm valdes så att alla befintliga DVD-videospelare och DVD-ROM-enheter kunde läsa HD-BURN-skivor med en mindre uppgradering.
  2. Ett annat felkorrigeringssystem används: istället för CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code - interleaved Reed-Solomon kod), används RS-PC (RS-PRODUCT Code) med 8-16 modulering. Detta gjorde det möjligt att öka kapaciteten med ytterligare 1,49 gånger. Enligt Sanyo är RS-PC-felkorrigeringssystemet inte bara mer kompakt, utan också mer effektivt än CIRC.

Som ett resultat är kapaciteten för en CD inspelad i HD-BURN-läge dubbelt så stor som kapaciteten för en CD inspelad i normalt läge.

Shape CD

Shaped CD (figured compact disc) - en CD-ROM-skiva, men inte strikt rund, utan av en godtycklig form, med en kontur av den yttre konturen i form av olika föremål, såsom silhuetter, bilar, plan , hjärtan, stjärnor, ovaler, i form av kreditkort , etc. [15] Används vanligtvis i showbusiness som bärare av ljud- och videoinformation. Den patenterades av skivproducenten Mario Koss i Tyskland (1995).

I allmänhet rekommenderas inte skivor med annan form än runda för användning i CD-ROM-enheter, eftersom skivan vid höga hastigheter kan spricka och helt inaktivera enheten. Innan du sätter in Shape-CD:n i enheten bör du därför kraftfullt begränsa skivrotationshastigheten med hjälp av speciella program. Denna åtgärd garanterar dock inte CD-enhetens säkerhet.

Nuvarande position

CD-skivor är nu föråldrade lagringsmedier. Deras betydelse bleknar, datorindustrin är allt mindre fokuserad på CD:ns kapacitet. Operativsystemsavbildningar växer bortom CD:n: sedan Ubuntu 12.10 har bilden blivit större än 700 MB. Windows 7 stöder inte längre officiellt installation från en CD - det sista operativsystemet i familjen som kan installeras från en CD är Windows Vista (via en valfri CD-uppsättning). Datorenheter som bara kan fungera med CD-skivor är inte längre tillgängliga. Musikspelare görs redan USB / TF - orienterade utan en enhet, vilket gör att CD-skivor ger vika för DVD- och flashenheter.

Dessutom är CD-skivor i sig opålitliga: frekvent installation / borttagning från drivnavet sliter gradvis ut monteringshålet, som ett resultat, med tiden säkerställs inte en tät passform och skivan, som roterar med hög hastighet, kan kollapsa inuti enheten och skada den med dess fragment. Ett annat problem är laserstrålen som läser/skriver. Det bränns gradvis genom skivans yta och lämnar koncentriska spår på den, vilket i slutändan leder till att skivan blir oanvändbar ("skivan är utsliten").

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Videoskivor // Radiotidning, nr 4, 1979. s. 37-38
  2. ↑ 17 augusti i historia: Första CD:n ... Arkiverad 18 augusti 2015 på Wayback Machine // Ferra. RU"
  3. ↑ CD fyller 25 Arkiverad 27 oktober 2010 på Wayback Machine | tidningen "Computer Review"
  4. ↑ 1000 och 1 fakta (inte tillgänglig länk) . Hämtad 2 augusti 2011. Arkiverad från originalet 19 november 2011. 
  5. ↑ Den 17 augusti 2007 blev den vanligaste ljudbäraren idag ett kvarts sekel gammal  (otillgänglig länk)
  6. ↑ Uppfinnaren av CD:n gjorde inte en krona på den Arkiverad 27 december 2007 på Wayback Machine | MEMBRANA
  7. ↑ Det finns många legender med minst fyra karaktärer eller kombinationer av dem: Norio Oga, hans fru, fru till Sonys ordförande Akio Morita, och Berlins filharmoniska dirigent Herbert von Karajan, som spelade in musik under ett kontrakt med Philips dotterbolag Polygram . .
  8. ↑ Sonys ordförande Norio Ohga tar emot hedersdoktor från McGill University i Kanada Arkiverad 21 maj 2008 på Wayback Machine 
  9. ↑ Sony History Arkiverad 23 december 2008 på Wayback Machine 
  10. ↑ Optisk inspelning: Beethovens nionde symfoni av större betydelse än teknik 
  11. ↑ Beethovens födelse i Bonn leder till längre CD-  skivor
  12. ↑ Beethovens nionde symfoni av större betydelse än teknik (nedlänk) . Arkiverad från originalet den 12 december 2010. 
  13. ↑ Shannon, Beethoven och CD-skivan arkiverade 4 november 2014.  (Engelsk)
  14. ↑ HD-BRÄNN - Ny CD-R-bränningsteknik (länk ej tillgänglig) . Hämtad 22 mars 2009. Arkiverad från originalet 17 december 2011. 
  15. ↑ Industriell produktion av Shape CD i Ryssland. Teknik och tillverkningsfunktioner (otillgänglig länk) . Hämtad 9 maj 2017. Arkiverad från originalet 31 juli 2017. 

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk